[發明專利]一種測定土-水-氣界面水通量的實驗裝置

在審

• 申請號: 201910947189.8
• 申請日: 2019-09-29
• 公開（公告）號: CN110553972A
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 李剛;李海濤;孫璐;趙凱;鳳蔚;張源;李木子;陳一超;趙文博
• 申請（專利權）人: 中國地質環境監測院
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 11309 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳霽

本發明設計了一種同時原位測量沉積物－水體－大氣界面水通量的實驗裝置，可廣泛適用于湖泊、沼澤、河流灘涂等自然濕地和水庫、池塘、水田等人工濕地。該發明包括：三個扇形斷面的柱狀筒，其斷面可拼合為圓形。三個透明有機玻璃材質柱狀筒為上閉下開、上開下閉和上下均開，分別用于測定土－水、水－氣和土－水－氣通量。該實驗裝置安裝簡單、操作方便、可直接在現場進行原位實驗、能長期準確測量土－水－氣界面水通量。

技術領域

本發明涉及水通量測量實驗裝置，更具體地，涉及一種測定濕地水環境中沉積物-水體-大氣界面水通量的實驗裝置。

背景技術

目前已有的測定滲流實驗方法：20世紀40年代，IsraelsonandReeve(1944)發明了一種手工滲流儀，用于測量灌溉渠的滲漏水量；Lee(1977)在20世紀70年代對它作了一些改進，并用來用于測定明尼蘇達州的薩利湖與地下水的交換量。經典的Lee式半桶滲流儀的主要組成部分是一個208L的鋼質圓柱形桶，一端完全開口，而另一端只在邊上有一個很小的開口，它通過橡膠塞、導水管連著一個4L的塑料袋。隨著滲流儀應用研究的不斷深入和科學技術的迅猛發展，更精確的滲流儀隨之產生，比如：連續熱型自動滲流儀、熱脈沖型自動滲流儀、超聲波型自動滲流儀、染料稀釋技術滲流儀等。顯然地，經典滲流儀塑料袋的機械性能、圓桶底部的滲漏、流管的摩擦阻力、波浪作用或壓力差等會引起一定的測量誤差。而上述改進后的實驗方法也存在成本較高、組件復雜、易產生故障等不足。

發明內容

為改進上述現有實驗裝置的缺陷，并增加測量水-氣界面水通量，提高三相界面水通量的測量精度，本發明設計了一種測定土-水-氣界面水通量的實驗裝置。

本發明為解決上述技術問題采用的技術方案為：一種測定土-水-氣界面水通量的實驗裝置，包括：

三個扇形斷面的柱狀筒；

所述三個柱狀筒的三個斷面可拼合為圓形；

所述柱狀筒中，其一為土-水界面水通量測量筒；

所述柱狀筒中，其一為水-氣界面水通量測量筒；

所述柱狀筒中，其一為土-水-氣界面水通量綜合測量筒；

優選地，所述土-水界面水通量測量筒，下端開口，楔形刃口，上端封蓋，并留有一個小通氣口。

優選地，所述水-氣界面水通量測量筒，底端封閉，上端完全開口。

具體地，所述水-氣界面水通量測量筒，上端覆蓋一層大孔眼紗網。

優選地，所述土-水-氣界面水通量綜合測量筒，上下兩端均開口。

具體地，所述土-水-氣界面水通量綜合測量筒，上端覆蓋一層大孔眼紗網。

優選地，所述測定土-水-氣界面水通量的實驗裝置，其長度根據實施測量的環境條件設定。

具體地，所述環境條件包括水深、年際水位波動幅度，以及極端氣象情況干旱、洪澇、暴雨帶來的對水位的影響。

優選地，所述三個柱狀筒側面均標有基準面一致的刻度。

優選地，所述三個柱狀筒的質材為有機玻璃。

以上本發明所采用的技術方案與現有技術相比，具有以下技術優點：

在測量土-水界面水通量的同時，能測量水-氣界面上的水通量。相比于傳統的滲流儀只能測土-水界面水通量，增加了新的水通量測量功能。

三個測量筒的水位變化情況符合已知規律△h₁+△h₂＝△h₃，若產生錯誤可以及時發現并糾正。

實驗裝置的成本造價低廉，組件簡單牢固，不易損壞。